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無人機(jī)項(xiàng)目在茶產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

2020-12-22 06:43
福建茶葉 2020年11期
關(guān)鍵詞:噴藥植保茶園

閔 星

(寧夏財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧夏銀川750021)

引 言

茶葉蘊(yùn)含著我國悠久的歷史文化、民族文化及民俗文化,能夠揭示和彰顯古代文化獨(dú)有的人文哲理和文化魅力。而在茶文化的加持和引導(dǎo)下,茶產(chǎn)業(yè)以其獨(dú)有的品質(zhì)和優(yōu)質(zhì)的口感,遠(yuǎn)銷海內(nèi)外,并形成以地域?yàn)閮?yōu)勢(shì),以文化為媒介,以產(chǎn)品為抓手的產(chǎn)業(yè)鏈條。而在新時(shí)代背景下,茶產(chǎn)業(yè)逐漸以效益和市場發(fā)展為核心,通過專業(yè)生產(chǎn)、系列開發(fā)、區(qū)域布局、規(guī)模經(jīng)營的方式,將農(nóng)戶、基地、龍頭企業(yè)有機(jī)地結(jié)合起來,逐漸形成產(chǎn)銷一體化、貿(mào)工農(nóng)共同體的產(chǎn)業(yè)組織和經(jīng)營方式,然而在茶產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的過程中,卻存在著諸多的問題,嚴(yán)重影響到茶產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的步伐。而將無人機(jī)項(xiàng)目充分地應(yīng)用到茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,能夠從源頭促動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,補(bǔ)齊我國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板,提升茶產(chǎn)業(yè)市場化發(fā)展的質(zhì)量和效率。

1 我國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

茶葉在我國擁有著悠久的發(fā)展歷史,能夠以地域特色為媒介,形成風(fēng)味獨(dú)特、口感優(yōu)質(zhì)的茶葉品牌。并在市場經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)下,形成產(chǎn)銷一體化、貿(mào)工農(nóng)一條龍的產(chǎn)業(yè)形式和經(jīng)營方式,真正地將傳統(tǒng)文化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機(jī)地結(jié)合起來。然而在茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的過程中,卻普遍存在產(chǎn)量低、差等品多、知名度低、生產(chǎn)能力有限、經(jīng)營分散等問題。其中產(chǎn)能低、差等品多是影響我國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要因素,難以從根本長解決茶產(chǎn)品現(xiàn)代化發(fā)展的問題。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,我國茶葉產(chǎn)銷量位居世界前列,然而優(yōu)茶、名茶的產(chǎn)量卻只占全國茶葉產(chǎn)量的20%。究其原因,除畝產(chǎn)量有限外,便是茶葉種植、植保效率低下,技術(shù)含量不高。而在資金投入層面上,我國相關(guān)政府部門在茶葉加工、種植、生產(chǎn)上投入較少,茶農(nóng)、生產(chǎn)基地及產(chǎn)銷商投入能力不足,進(jìn)而影響到我國茶葉的發(fā)展、升級(jí)及擴(kuò)展。近些年,社會(huì)大眾對(duì)優(yōu)茶、名茶的消費(fèi)熱度持續(xù)增長,極大地促進(jìn)了茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程,但由于資金投入有限,導(dǎo)致茶葉加工技術(shù)、植保技術(shù)依舊停留在傳統(tǒng)的人工加工、制作及植保上,嚴(yán)重影響優(yōu)茶、名茶的產(chǎn)出質(zhì)量和效率,不利于我國茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此提升茶產(chǎn)業(yè)的技術(shù)含量,加大現(xiàn)代科技在茶葉種植、植保、加工及培育中的應(yīng)用,具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。而無人機(jī)項(xiàng)目,能夠有效地解決茶產(chǎn)業(yè)的植物保護(hù)、地理勘查、病害防治等問題,提升我國優(yōu)茶、名茶的產(chǎn)出質(zhì)量和效率,解決茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)問題,使茶葉生產(chǎn)基地、營銷商、加工商將精力集中到茶品牌建設(shè)、茶文化推廣、茶商品銷售等層面上,進(jìn)而更好、更有效地推動(dòng)并促進(jìn)我國茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

2 無人機(jī)的發(fā)展歷程

無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)的簡稱,是通過無線遙控裝置及程序控制裝置進(jìn)行操縱的小型飛機(jī),廣泛應(yīng)用在軍事、農(nóng)業(yè)、航拍、運(yùn)輸、救援、監(jiān)控、巡檢、拍攝、新聞報(bào)道及野生動(dòng)物觀察等領(lǐng)域。其中植保無人機(jī)是民用無人機(jī)的重要類型,是伴隨農(nóng)業(yè)技術(shù)快速發(fā)展而形成的無人機(jī)項(xiàng)目,由于其省藥省力、環(huán)保高效、靶標(biāo)明確、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),逐漸成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)生力量。世界首臺(tái)噴藥無人機(jī)誕生于1987年的日本,是植保無人機(jī)發(fā)展的開端,而我國的植保無人機(jī)問世于2010年,在不斷試用、演示的過程中,能夠快速地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。截止2018年我國植保無人機(jī)的應(yīng)用規(guī)模已達(dá)11200余臺(tái),躋居世界前列。而根據(jù)相關(guān)預(yù)測分析能夠發(fā)現(xiàn),2020年-2030年,我國植保無人機(jī)的市場空間將達(dá)到400億元,發(fā)展空間較為廣闊?,F(xiàn)階段,農(nóng)用無人機(jī)根據(jù)旋翼結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng),能夠劃分為不同的類別。在動(dòng)力系統(tǒng)層面,植保無人機(jī)可劃分為電磁動(dòng)力和燃油動(dòng)力兩種,其中燃油無人機(jī)擁有較強(qiáng)的續(xù)航能力、抗風(fēng)能力和荷載能力,然而操作難度較大、維護(hù)成本較高,普遍應(yīng)用于大型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地。而電池?zé)o人機(jī)擁有輕便靈活、操作簡單、飛行穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)勢(shì),在市場上擁有較高的占有率,能夠廣泛應(yīng)用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。而根據(jù)旋翼結(jié)構(gòu),可將無人機(jī)劃分為多旋翼、單旋翼及固定翼三種類別。其中固定翼通常運(yùn)用在農(nóng)田遙感和信息采集領(lǐng)域,擁有作業(yè)質(zhì)量高、運(yùn)行速度快及荷載量高等優(yōu)勢(shì)。而單旋翼擁有霧化效果強(qiáng)、飛行穩(wěn)定,抗風(fēng)性佳、穿透力強(qiáng)及下旋氣流高等優(yōu)勢(shì)。最后是多旋翼,該類無人機(jī)造價(jià)低廉,操作要求低,簡單易學(xué),能夠適用于各類茶葉生產(chǎn)、植保及地理勘測等工作中?,F(xiàn)階段,我國已結(jié)合茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)特征及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,構(gòu)建出相對(duì)完善的無人機(jī)發(fā)展機(jī)制,構(gòu)建出相對(duì)完善的社會(huì)服務(wù)、保險(xiǎn)服務(wù)、無人機(jī)訓(xùn)練等配套機(jī)制,并在無人機(jī)應(yīng)用上,從傳統(tǒng)的茶園植保拓展為圖像識(shí)別、精準(zhǔn)遙控、農(nóng)藥噴灑等范疇。但在技術(shù)應(yīng)用上,依舊與西方發(fā)達(dá)國家存在明顯的差距,需要我國科研人員在實(shí)際應(yīng)用中,不斷優(yōu)化、升級(jí)、改進(jìn)無人機(jī)的應(yīng)用技術(shù),使其獲得真正的發(fā)展。

3 無人機(jī)項(xiàng)目在茶園植保中應(yīng)用問題

無人機(jī)項(xiàng)目在茶園業(yè)務(wù)中擁有較高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),然而我國農(nóng)用無人機(jī)在茶園植保方面依舊處于探索階段,無論在無人機(jī)使用技術(shù)還是在設(shè)備性能上,依舊存在著諸多的問題。

3.1 續(xù)航時(shí)間短

我國廣泛應(yīng)用于茶園生產(chǎn)、植保中的電動(dòng)無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間只有10-40分鐘,需要操作人員頻繁充電或更換電池,作業(yè)效率相對(duì)低下,往往存在無人機(jī)中途返航、無電等問題。而燃油類無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間普遍超過1小時(shí),但由于靈活性、機(jī)動(dòng)性較差,難以應(yīng)用于復(fù)雜的山地環(huán)境中,無法廣泛地應(yīng)用到我國地形復(fù)雜的茶葉生產(chǎn)基地中。而在我國茶葉市場化、產(chǎn)業(yè)化的程度不斷加深的背景下,茶園種植面積得到了廣泛的延伸和拓展,如果無人機(jī)續(xù)航能力差,將導(dǎo)致無人機(jī)項(xiàng)目在茶園植保作業(yè)中,難以發(fā)揮出真正的功能和作用。無法切實(shí)地提升名茶、優(yōu)茶的產(chǎn)出質(zhì)量和效率。

3.2 缺乏專業(yè)訓(xùn)練

無論電動(dòng)還是油動(dòng)無人機(jī)都需要操作人員擁有一定的操作基礎(chǔ),能夠把控?zé)o人機(jī)在各類氣候環(huán)境、山地條件中的飛行質(zhì)量,確保飛行作業(yè)、植保作業(yè)、噴灑作業(yè)的順利完成。然而我國茶葉生產(chǎn)基地或農(nóng)戶在應(yīng)用無人機(jī)的過程中,往往忽視無人機(jī)訓(xùn)練在茶葉植保中的功能和作用,缺乏對(duì)無人機(jī)操控技術(shù)的認(rèn)識(shí),導(dǎo)致無人機(jī)應(yīng)用效率低下,難以切實(shí)地提升無人機(jī)的應(yīng)用實(shí)效。在專業(yè)訓(xùn)練中,農(nóng)用無人機(jī)通常由24鍵位、8向操縱桿,一次小失誤都能導(dǎo)致無人機(jī)發(fā)生墜毀事故,給生產(chǎn)基地或農(nóng)戶帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而且茶園的地理環(huán)境、氣候環(huán)境及作業(yè)類別對(duì)無人機(jī)飛行又有不同的操作要求,需要操作人員進(jìn)行上百次的操作訓(xùn)練。然而由于茶園負(fù)責(zé)人缺乏無人機(jī)訓(xùn)練意識(shí),導(dǎo)致相關(guān)配套機(jī)制、設(shè)備及體系(維護(hù)、訓(xùn)練、仿真模擬)難以形成,致使無人機(jī)訓(xùn)練的質(zhì)量和效率低下。

3.3 缺乏作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

通常來講,植保無人機(jī)與傳統(tǒng)人工噴藥的濃度存在明顯的差異,通常采用藥液濃度高,用水量少的農(nóng)藥,但如果農(nóng)藥調(diào)配失當(dāng),將會(huì)發(fā)生農(nóng)藥堵噴頭、藥液結(jié)塊、藥物飄移等問題。但在無人機(jī)噴藥操作上,農(nóng)藥調(diào)配環(huán)節(jié)卻缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外,施藥技術(shù)和立地條件是茶園負(fù)責(zé)人在無人機(jī)飛行作業(yè)中著重考慮的問題。相較于傳統(tǒng)的大田作物,茶園的種植地形和地理特定較為多變,除臺(tái)地茶園外,主要以不規(guī)則的山地茶園為主。并且在茶園種植的過程中,通常會(huì)種植類別不同的其它樹種,使得無人機(jī)的作業(yè)困難度、操作難度及地理復(fù)雜程度不斷提升。但在實(shí)際的無人機(jī)作業(yè)中,操作人員往往缺乏相應(yīng)的操作標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及飛行標(biāo)準(zhǔn),致使無人機(jī)作業(yè)呈現(xiàn)凌亂化、隨意化的問題,嚴(yán)重影響到茶園植保的效率和質(zhì)量。

4 無人機(jī)項(xiàng)目在茶園植保中的應(yīng)用策略

無人機(jī)項(xiàng)目在茶產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用,能夠有效地提升茶葉生產(chǎn)質(zhì)量和效率,提升名茶、優(yōu)茶的產(chǎn)出比例,推動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。結(jié)合無人機(jī)項(xiàng)目在茶園植保中的應(yīng)用問題,茶園負(fù)責(zé)人應(yīng)從人員訓(xùn)練和技術(shù)應(yīng)用的角度出發(fā),唯有如此,才能真正地發(fā)揮無人機(jī)項(xiàng)目在茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)加工中的功能和作用。

4.1 采用編組作業(yè)模式

針對(duì)無人機(jī)巡航時(shí)間短的問題,技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合茶園的生產(chǎn)狀況、資金實(shí)力及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目標(biāo),采用無人機(jī)編組作業(yè)的方式,開展農(nóng)藥噴灑作業(yè)、病害防治作業(yè)、地形勘查作業(yè)等活動(dòng),以此縮短單個(gè)無人機(jī)的作業(yè)范圍,提升無人機(jī)的作業(yè)精度和廣度。然而要想切實(shí)應(yīng)用編組作業(yè)模式,需要技術(shù)人員架構(gòu)相應(yīng)的飛行系統(tǒng),應(yīng)用遙感定位技術(shù)、地形勘查技術(shù),在無人機(jī)編組分類的基礎(chǔ)上,提升無人機(jī)的自動(dòng)化、智能化水平。即操控人員通過控制操控系統(tǒng),智能地、自動(dòng)地控制多組無人機(jī)設(shè)備,使無人機(jī)根據(jù)既定的地形地貌特征進(jìn)行飛行和作業(yè)。然而在這個(gè)過程中,需要技術(shù)人員構(gòu)建相應(yīng)的飛行數(shù)據(jù)庫,使單個(gè)無人機(jī)在遭遇復(fù)雜地形和障礙后,能夠自動(dòng)調(diào)整飛行高度,作業(yè)幅度,以此減少技術(shù)人員的操作難度,提升茶園植保作業(yè)的質(zhì)量。而在實(shí)際實(shí)踐階段,需要技術(shù)人員構(gòu)建偵查系統(tǒng)(定位各組無人機(jī)位置)、平臺(tái)控制系統(tǒng)(控制無人機(jī)姿態(tài)、位置)及運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)(銜接無人機(jī)和地面控制裝置)。除此之外,還需要設(shè)置“手動(dòng)操作裝置”,以此應(yīng)對(duì)系統(tǒng)紊亂或癱瘓后所出現(xiàn)的緊急情況。

4.2 構(gòu)建專業(yè)訓(xùn)練體系

專業(yè)訓(xùn)練在無人機(jī)項(xiàng)目應(yīng)用階段,擁有難以替代的功能和作用,能夠充分發(fā)揮無人機(jī)在茶園植保、病害防治及地形勘查等作業(yè)中的作用。首先,茶園負(fù)責(zé)人應(yīng)構(gòu)建專業(yè)的訓(xùn)練體系,培訓(xùn)中心、業(yè)務(wù)訓(xùn)練機(jī)制。建立科學(xué)合理的無人機(jī)訓(xùn)練小組,幫助操作人員在熟悉無人機(jī)操作后,能夠應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜的地形地貌。其次,應(yīng)借助模擬仿真系統(tǒng)開展針對(duì)性的仿真訓(xùn)練活動(dòng)。由于實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練成本高,具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性,容易發(fā)生設(shè)備墜毀問題。因此構(gòu)建仿真訓(xùn)練體系,能夠有效地控制訓(xùn)練成本,降低訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn),提高無人機(jī)業(yè)務(wù)訓(xùn)練的質(zhì)量,使無人機(jī)訓(xùn)練更加信息化、專業(yè)化、現(xiàn)代化。在構(gòu)建虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的過程中,技術(shù)人員需要利用“偵查圖像模擬”、“執(zhí)行動(dòng)作模擬”等技術(shù),真實(shí)還原無人機(jī)操控時(shí)所發(fā)生的各類狀況,以此提高無人機(jī)訓(xùn)練的時(shí)效性和針對(duì)性。最后,在實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練和仿真訓(xùn)練的過程中,茶園負(fù)責(zé)人還需要構(gòu)建相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練目標(biāo)、訓(xùn)練體系。根據(jù)茶園植保的具體要求,制定相應(yīng)的無人機(jī)訓(xùn)練機(jī)制,從實(shí)際生產(chǎn)需求和植保要求的角度出發(fā),明確業(yè)務(wù)訓(xùn)練中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。繼而提高無人機(jī)訓(xùn)練的針對(duì)性和規(guī)范性。

4.3 明確無人機(jī)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)

為充分發(fā)揮無人機(jī)項(xiàng)目在茶產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),提升茶園植保效率。茶園負(fù)責(zé)人除了構(gòu)建專業(yè)的無人機(jī)訓(xùn)練體系,引進(jìn)先進(jìn)的無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)外,還需要制定相應(yīng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),以此規(guī)范無人機(jī)應(yīng)用的行為,提升茶園植保作業(yè)的質(zhì)量。首先,在無人機(jī)噴藥作業(yè)中,技術(shù)人員應(yīng)明確無人機(jī)噴藥的特征及特點(diǎn),確定無人機(jī)噴藥在執(zhí)行飛行任務(wù)中所存在的問題,明確藥液濃度和用水含量等標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而研制出適用于無人機(jī)作業(yè)的專用藥劑。而在具體噴藥過程中,還需要制定藥劑裝載標(biāo)準(zhǔn)、飛防噴藥標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)急處理標(biāo)準(zhǔn)等操作標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合不同的地理環(huán)境、茶樹密度及氣候條件,制定飛防噴藥時(shí)的噴藥濃度、噴藥力度和角度等標(biāo)準(zhǔn)。其次,而在無人機(jī)飛行作業(yè)中,茶園的地形、地理特征存在明顯的區(qū)別和差異,且在氣候影響下,無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性和靈活性會(huì)受到一定的影響,因此在無人機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí),應(yīng)制定無人機(jī)在“特殊情況下”的操控標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)對(duì)舉措,以此提升無人機(jī)的作業(yè)質(zhì)量。

5 結(jié) 語

我國茶產(chǎn)業(yè)在市場化發(fā)展的過程中,存在生產(chǎn)能力差、技術(shù)水平低、優(yōu)茶、名茶產(chǎn)量有限等問題,而將無人機(jī)項(xiàng)目充分應(yīng)用到茶產(chǎn)業(yè)的茶園植保作業(yè)中,能夠充分地改善茶葉生產(chǎn)技術(shù),提升茶葉生產(chǎn)效能,推動(dòng)我國茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,從而為茶產(chǎn)業(yè)的國際化、市場化、現(xiàn)代化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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